엔지니어링 플라스틱

엔지니어링 플라스틱은

금속을 대체할 수 있는 고성능 플라스틱으로

강도와 탄성이 좋고 100℃ 이상에서도 견딘다.

폴리아미드, 폴리아세탈, ABS, 폴리카보네이트, 염화비닐 등을 말하며 구조재료는 파이프, 컨테이너저장소, 보트 등에 사용되며 기능재료는 기어, 캠, 커플링, 플리 등에 사용된다

다섯 가지 중요한 엔지니어링플라스틱에는

폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 변성 폴리페닐렌옥사이드가 있다.

 

엔지니어링 플라스틱보다도 뛰어난 특성을 지닌 플라스틱 재료가 잇달아 개발되고 있는데 그것들은 특수 엔지니어링플라스틱으로서 분류되고 있다.

특수 엔지니어링플라스틱의 구분은 강도와 열변형성에 의해서 구별된다. 범용 플라스틱은 대부분이 100℃ 정도에서 열변형하는데, 특수 엔지니어링플라스틱은 600℃에 견디는 것이 있다. 인장강도에서는 범용이 500kg/cm2 이하, 특히 폴리에틸렌은 130kg/cm2 정도인 데 대하여 특수 엔지니어링플라스틱에서는 500kg/cm2 이상인 것도 있다.

특수 엔지니어링플라스틱은 금속부품 등을 대신에 사용되고 있는 엔지니어링 플라스틱에는, 강도, 내열성, 내약품성 등이 높은 특수 엔지니어링 플라스틱(슈퍼 엔지니어링 플라스틱)이 있다. 자동차에 이용되고 있다

특수 엔지니어링 플라스틱에는, 퓨즈 커버, 라이트 부품 등에 사용되고 있는 폴리술폰(polysulfone)(PSU), 포그 램프 리플렉터(reflector), 스러스트 와셔(thrust washer), 올터네이터 부품 등에 사용되는 폴리에테르술폰(Polyehtersulfone)(PES), 전자코일 보빈(bobbin), 이그니션(ignition)부품, 각종 커넥터 등에 사용되고 있는 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide)(PPS), 및 램프 류의 렌즈, 램프 하우스 등에 사용되고 있는 폴리아릴레이트(polyarylate)(PAr)등이 있다.

 

엔지니어링 플라스틱은 강도와 탄성뿐 아니라 내충격성, 내마모성·내열성·내한성·내약품성·전기절연성이 뛰어나 생활용품, 전기전자 제품, 항공기 구조재 등 여러 분야에서 널리 사용된다. 또한 플라스틱은 절연성을 특징으로 삼고 있었는데 분자의 조립법에 따라서는 도전성을 지니게 할 수도 있다.

 

그 동안 사용되어 온 플라스틱도 가공법 여하에 따라서는 특수 엔지니어링플라스틱 못지않은 능력을 부여할 수가 있다. 그 대표가 폴리에틸렌(Poly(Ethylene), PE)으로 현재 고부가가치화의 연구가 진행되고 있다.

 

엔지니어링플라스틱에 속하는 소재는 유리섬유나 탄소섬유를 보강제로 삼아 능력을 더욱 끌어올릴 수가 있다.

범용 프라스틱과 엔지니어링 플라스틱의 종류와 특성

 

1)장기내열성에 의한 분류

그레이드	약 어	명 칭
범용플라스틱	PVC	염화비닐수지
	PS	폴리스티렌
	HDPE	고밀도폴리에티렌
	PP	폴리프로필렌
	ABS	아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌공중합체수지
A그룹 (범용엔지니어링) 플라스틱)	POM	폴리아세탈
	PPO	폴리페닐렌옥사이드
	PPE	폴리페닐렌옥사이드
	PAm	폴리아미드(나일론)
	PC	폴리카보네이트
	PBT	폴리부틸렌텔레프탈레이트
B그룹 (고성능엔지니어링	U	U폴리머
	PS F	폴리술폰
	PPS	폴리페닐렌설파이드
	PEI	폴리에테르이미드
	PES	폴리에테르술폰
	PAR	폴리아릴레이트
	PEEK	폴리에테르에테르케톤
	PTFE	4불화에틸렌수지
C그룹 (초내열성엔지니어링 플라스틱)	PAI	폴리아미드이미드
	PI	폴리이미드

 

 

2)엔지니어링 플라스틱과 강화재료

구분	유리섬유	카본섬유	무기필러
기계적성질	/	/	/
인장강도	증가 O	대폭증가 O	증가 O
인장파단신장률	감소 X	감소 X	감소 X
굽힘탄성률	증가 O	대폭증가 O	증가 O
IZOD충격치	증가 O	증가 O	감소 X
테이퍼마모	증가 X	증가 X	증가 X
열적성질	/	/	/
열변형온도	상승 O	상승 O	상승 O
선팽창계수	감소 O	감소 O	감소 O
전기적성질	/	/	/
체적고유저항	±	감소±	±
절연파괴전압	±	±	±
유전율	±	±	±
기타의성질	/	/	/
비중	증가 X	증가 X	증가 X
흡수율	감소 O	감소 O	감소 O
성형수축률	감소 O	감소 O	감소 O
同上의이방성	증가 X	증가 X	감소 O
코스트	증가 X	증가 X	±

 

 

3)플라스틱의 연속사용온도

플라스틱(유리%)	연속사용온도
	(°C)	(°F)
PET(40)	130	266
PA6-6(50)	140	284
PSF(40)	150	302
PESF(40)	175	347
PPS(40)	180	356
PASF(0)	185	365
PI(30)	200	392
POB(0)	200	392
PAI(0)	210	410
FEP(20)	210	410
PTFE(25)	260	500

 

4)엔지니어링 플라스틱 수축율

수지명	수축율
PS	0.3~0.6
ABS	(G) 0.2~0.4
PP	(G) 0.4~1.0
PMMA	0.2~0.7
PA	(6) 0.5~1.5
	(66) 0.8~2.2
	(G) 0.4~0.8
POM	1.8~2.0
	(G) 0.2~0.6
PC	0.5~0.7
	(G) 0.2~0.5
PBT	1.1~2.4
	(G) 0.3~0.9
강화PET	0.2~0.9
PPO	0.5~0.7
	(G) 0.1~0.5
PPS	0.2~0.25
폴리아릴레이트	0.8~1.1
폴리에테르설폰	0.2~0.6

 

 

5)엔지니어링 플라스틱의 물성

성질	단위	ASTM	PA6	PC	POM	PET	PBT	PPO	PSF	PAR
인장강도	kg/cm2	D1708	820	650	620	730	560	680	720	750
신 도	%	D1708	200	130	70	200	250	60	100	60
인장탄성율	103kg/cm2	D1708	28	25	29	21	22	25	25	20
압축강도	kg/cm2	D695	910	750	1,120	1,015	850	1,100	980	960
굽힘강도	kg/cm2	D790	980	900	910	1,170	870	950	1.100	950
굽힘탄성율	103kg/cm2	D790	23	25	26	28	24	25	27	19
충격강도	kg,cm/cm	D256	5.4	65	8.7	4.4	4.0	25	6	*38
경 도	아이조트노치브록크웰	D785	..
열전도율	104cal/sec/cm2/°C/cm	/	5.8	4.6	5.5	6.9	/	5.1	-	-
비 열	cal/°C/g	/	0.4	0.28	0.35	0.28	0.55	0.32	0.31	-
열팽창계수	10-5cm/cm2/°C	D696	8.3	6.6	8.5	6.0	8.8	5.2	5.6	-
열변형온도	°C	D648	..
	18.6kg/cm2	/	98	140	110	85	58	130	168	164
	4.6kg/cm2		180	143	158	185	150	140	182	-
연속사용온도	°C	/	110	120	104	120	110	104	168	-

 

 

6) 엔지니어링 플라스틱의 광학적 성질

플라스틱		광선투과율 Tt	굴절율 Nd	아이조드충격치 cm.kgf/cm	하중휨온도 °C
종류	상품명
PMMA	CR-39 Lucitel47 PLEXIGLAS V,M1-7	89~90 92 91	1.50 1.491 1.49	12.5~15.2 1.9 2.1	140 92 75~88
PS	/	88~90	1.59	1.4~2.8	70~100
AS	Litac100-PC	90	1.57 1.5695	13.6~16.3	80~95
MS	MAS20(다이셀)	90	1.5677	1.5~2.5	85~95
PMP	TPXMX001	>90	1.466	0.3~12	40.5
PC	Lexan101,103 Panlite L 1225Y	86~89	1.586 1.5695	12~16	129~138
PA	Amidel TN540	85	1.535	5.9	124
EP	Isochemrez TransLV	/ 96	/ 1.53	/ 8.7	/ 100
PEI	Uitem1000(GEP)	/	1.558	5.4	200
PES	Victrex20P(ICI)	70.5~74.2	1.650	8.7	203

 

 

7)플라스틱 내산성 내알카리성 비교

내 산 성	내알카리성
저항성이 크다	저항성이 크다
..불소수지(테프론,PTFE,PFE,PFA,	..불소수지(테프론)
..CTFE,ETFE 등)	..PPS
..폴리페닐렌설파이드(Ryton:PPS)	..m-PPE(PPO)
..폴리에테르술폰(Vectrex:PES)	..AS,PS
..폴리술폰(PSF)	..PSF
..변성폴리페닐렌에테르(m-PPE/PPO)	..PES
..폴리아미드이미드(토론:PAI)	..PMP(TPX)
..폴리에테르이미드(Ultem:PEI)	..초고분자량 폴리에틸렌
..폴리에테르에테르케톤(PEEK)	..(UHMWPE)
..PVC	..불소수지(PE-CTFE,ETFE등)
..액정폴리머(Xydar,LCP)	..에폭시수지
..실리콘	..폴리에틸렌,폴리부틸렌
..에폭시수지	..(PE,PB)
..폴리에틸렌,폴리프로필렌(PE,PP)	..폴리아미드(PA)
..염화비닐(PVC)	..PA612>PA66>PA6
약간 영향이 있다	약간 영향이 있다
..폴리이미드(Vespel:PI)	..폴리플루오르화물비닐리덴(PVDF)
..폴리메틸펜텐(TPX,PMP)	..폴리플루오르화물비닐리덴(PVDF)
..폴리메틸펜텐(TPX,PMP)	..폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)
..폴리스티렌,ABS(PS,ABS)	..실리콘(SI)
..폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)	..폴리에스테르일레스토머(TPEE)
..폴리플루오르화물비닐리덴(PVDF)
..PS-올레핀블록코폴리머
..고밀도폴리에틸렌(HDPE)
..폴리올레핀일래스토머(TPO)
침해받는다	침해받는다
..폴리아세탈(POM)	..폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)
..폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)	..폴리카보네이트(PC)
..폴리카보네이트(PC)	..폴리아릴레이트(PAR)
..폴리아미드(나일론PA)	..강화폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)
..아이오노머(살린)	..폴리에테르이미드(PEI)
..폴리아릴레이트	..폴리이미드(PI)
..(방향족,폴리에스테르,에코놀)	..페놀수지(PF)
..폴리에스테르일래스토머(PEE)	..폴리아미드이미드(PAI)
..페놀수지(PF)	..폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)
	..폴리아세탈코폴리머
분해한다	분해한다
..셀룰로오스계 수지	..폴리아세탈호모폴리머
..멜라민수지(MF)	..셀룰로오스계 수지
	..폴리올레핀일레스토머(TPE)

 

 

8)엔지니어링플라스틱의 장단점

나이론의 장점	나이론의 단점
• 내충격성이 뛰어나다	• 흡수성이 좋아 치수변화가 있다
• 마찰.마모 특성등이 뛰어나다	• 연화하며 전가절연성이 떨어진다
• 전기특성.저온특성이 뛰어나다	• 건조상태에서는 충격에 약하다
• 내약품성이 뛰어나다	• 열가공의 온도범위가 좁다
• 흡수성이 커서 차수변화가 크다	• 미건조에 의한 열분해
• GF강화그레이드는 흡수의 영향이적다	• 성형수축률이 크다
• 자기소화성이 있다	• 내열의 하중 의존성이 크다
POM의 장점	POM의 단점
• 기계적성질이 뛰어나다	• 결정화도가 높은 투명품을 얻을 수 없다
• 피로성 내크리프성이 뛰어나다	• 휨,싱크마크 생기기 쉽고,성형수축 높고 타기쉽다
• 마찰 마모특성등이 뛰어나다	• 접착성,열안정성,내후성이 나쁘다
• 내약품성이 뛰어나다	• 강산강알카리에 침식되기 쉽다
• 내열성이 좋다	• 열가공 융착이 곤란하고 충격강도가 낮다
	• 비등점의 물에서 가수분해된다
PC의 장점	PC의 단점
• 내충격성이 뛰어나다	• 피로와 반복충격에 약하다
• 내열성,저온특성이 뛰어나다	• 자기윤활성이 없다
• 투명하고 내후성,내광성이 뛰어나다	• 내열성,내열수성이 나쁘다
• 전기특성,치수안정성이 뛰어나다	• 알카리에 약하고 고온에서 가수분해를 일으킨다
• 내크프리성이 뛰어나다	• 약용제,열,성형,삐뚤어짐등으로 응력균열을 일으킴
• 성형수축률이 적다	• 마찰계수가 크다
	• 노치붙임,충격강도의 하중의존성이 크다
변성PPE의 장점	변성PPE의 단점
• 내열성이 뛰어나고 자기소화성이 있다	• 투명그레이드는 불가능하다
• 여러가지 내열레벨의 것을 공급할수 있다	• 내광,변색성이 나쁘다
• 내수성,기계적성질이 대단히 뛰어남	• 용도에 의해서는 내열성,내충격성의 개량이 필요함
• 전기특성이 뛰어나며 비중이 작다	• 유기용매유등에 녹는다
• 성형수축률이 작아서 성형성이 양호하다	• 내솔벤트 크래크성이 좋지않다
• 유기용제엔 녹는데 산.알카리엔 안정적임
PBT의 장점	PBT의 단점
• 성형성이 뛰어나다	• 내열수성이 나쁘다
• 내열성,내열노화성이 뛰어나다	• 내알카리성이 나쁘다
• 내피로성이 뛰어나다	• 염소화탄화수소에 녹는다
• 마찰,마모특성이 뛰어나다	• 휨변형이 크다
• 전기특성이 뛰어나고 내후성이 좋다	• 이방성이 크다
• 뛰어난 난연그레이드를 공급할 수 있다	• 충격강도가 작다
• 흡수성이 작다	• 성형수축율이 크다
• 내약품성이 좋다	• 내열의 하중의존성이 크다
GE-PET의 장점	GE-PET의 단점
• 기계적성질이 뛰어나다	• 고온이나 산알카리중에서 가수분해한다
• 내열성이 뛰어나고 크리프 피로가 적다	• 유리강화타이프의 공통성으로서 성형수축률,강도 ..에 방향성이 있다
• 전기특성이 뛰어나고 온도의 영향이 작다
• 내후성이 뛰어나고,흡수성이 작다	• 성형성이 좋지않다
• 유기용매기름에 견디고 약산에 견딜수 있다
불소수지PTFE의 장점	불소수지PTFE의 단점
• 내열특성이 좋고 저온에도 강하다	• 강도가 작다
• 내약품성이 플라스틱중에서 가장 뛰어나다	• 변형하기 쉽다
• 흡수열이 0이고,비점착성이다	• 성형성이 나쁘고 사출이나 압출이 곤란하다
• 내후성이 뛰어나게 좋다	• 접착,인쇄등 표면처리가 가능하다
• 마모계수가 낮다	• 치수안정성이 좋지않다
• 자기윤활성이 있다
PPS의 장점	PPS의 단점
• 내열성이 높다(보통240°C강도는 제외)	• 성형조건이 까다롭다(인장,웰드강도등)
• 치수안정성이 좋다	• 선팽창계수의 온도의존성이 크다
• 자기소화성이 있다	• 약하다
	• 2차가공성이 나쁘다
폴리술폰PSF의 장점	폴리술폰PSF의 단점
• 내열수,스팀성이 좋다	• 강산에 녹는다
• 자기소화성이 있다	• 유기용제에 녹는다
• 치수안정성이 좋다	• 내자외선성이 나쁘다
• 투명하다	• 충격강도의 노치의존성이 크다
	• 유동성이 나쁘다
폴리에테르술폰PES의 장점	폴리에테르술폰PES의 단점
• 자기소화성이 있다	• 내후성,흡수성이 있다
• 투명하다	• 극성용매에 녹을 수 있다
• 내열성이 뛰어나다	• 노치부의 내충격성이 약하다
• 내열수,스팀성이 좋다	• 강산에 녹을 수 있다
• 내크리프성이 있다	• 성형성이 좋지않다
폴리아릴레이트PAR의 장점	폴리아릴레이트PAR의 단점
• 내열성,내후성이 좋다	• 유기용제에 녹을 수 있다
• 치수안정성,가스밸리어성이 좋다	• 스트레스크랙성이 나쁘다
• 난연성이 있다
폴리이미드PI의 장점	폴리이미드PI의 단점
• 치수안정성,내마모성이 좋다	• 알카리 고온시,산에 녹을수 있다
• 자기소화성이 있고,내열성이 뛰어남	• 흡습성이 높아,치수변화,HDT의 저하를만듬
• 내방사선성이 양호하다	• 무르다
PEEK의 장점	PEEK의 단점
• 내열성으로 자기소화성이 있다	• 결정화가 불충분할때 아세톤등에 의한 크랙발생
• 내열수,스팀성,내약품성이 좋다	• 성형수축률이 크다
• 대단히 강하고,내방사선성이 있다
LCP의 장점	LCP의 단점
• 내열성,유동성이 좋다	• 특성에 이방성이 있다
• 치수정밀도가 좋다	• 웰드강도가 약하다
PEI의 장점	PEI의 단점
• 내열성,내후성이 좋고,내약품성이 있다	• 성형성이 나쁘다
• 내방사선성